智能網(wǎng)聯(lián)汽車計算機基礎(chǔ) 課件 項目四 機器人操作系統(tǒng)（ROS）

ROS概述汽車計算機基礎(chǔ)一、課程導(dǎo)入近年來機器人領(lǐng)域持續(xù)升溫，涌現(xiàn)出了一大批機器人產(chǎn)品，像機器狗、無人機、無人車、各式各樣的服務(wù)機器人、聊天機器人。在許多機器人背后都用到了一個共同的軟件平臺,那就是機器人操作系統(tǒng)(RobotOperatingSystem,ROS)。ROS好比機器人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)把原本松散的功能模塊耦合在了一起，為他們提供了通信架構(gòu)。這樣機器人的各個零部件就可以協(xié)同工作,完成更為復(fù)雜的任務(wù)了。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)一、課程導(dǎo)入ROS是什么?為什么使用ROS？ROS節(jié)點之間是如何相互通信的呢？ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)二、ROS簡介2.1ROS的誕生與發(fā)展（1）ROS誕生背景機器人是一種高度復(fù)雜的系統(tǒng)性實現(xiàn)，機器人設(shè)計包含了機械加工、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件設(shè)計、嵌入式軟件設(shè)計、上層軟件設(shè)計....是各種硬件與軟件集成，甚至可以說機器人系統(tǒng)是當今工業(yè)體系的集大成者。機器人體系是相當龐大的，其復(fù)雜度之高，以至于沒有任何個人、組織甚至公司能夠獨立完成系統(tǒng)性的機器人研發(fā)工作。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)二、ROS簡介2.1ROS的誕生與發(fā)展（1）ROS誕生背景在此大背景下，于2007年，一家名為柳樹車庫（WillowGarage）的機器人公司發(fā)布了ROS(機器人操作系統(tǒng))，ROS是一套機器人通用軟件框架，可以提升功能模塊的復(fù)用性，并且隨著該系統(tǒng)的不斷迭代與完善，如今ROS已經(jīng)成為機器人領(lǐng)域的事實標準。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)二、ROS簡介2.1ROS的誕生與發(fā)展（2）ROS的發(fā)展歷程ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)二、ROS簡介2.2ROS的概念ROS全稱RobotOperatingSystem(機器人操作系統(tǒng))。ROS是適用于機器人的開源元操作系統(tǒng)。ROS集成了大量的工具，庫，協(xié)議，提供類似OS所提供的功能，簡化對機器人的控制。還提供了用于在多臺計算機上獲取，構(gòu)建，編寫和運行代碼的工具和庫，ROS在某些方面類似于“機器人框架”。ROS設(shè)計者將ROS表述為“ROS=Plumbing+Tools+Capabilities+Ecosystem”，即ROS是通訊機制、工具軟件包、機器人高層技能以及機器人生態(tài)系統(tǒng)的集合體。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)二、ROS簡介2.3ROS的設(shè)計目標機器人開發(fā)的分工思想，實現(xiàn)了不同研發(fā)團隊間的共享和協(xié)作，提升了機器人的研發(fā)效率，為了服務(wù)“分工”，ROS主要設(shè)計了如下目標：代碼復(fù)用分布式松耦合精簡語言獨立性易于測試大型應(yīng)用豐富的組件化工具包、免費且開源ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)三、ROS的安裝與體驗3.1ROS的安裝我們使用的是ROS版本是Noetic，那么可以在ubuntu20.04、Mac或windows10系統(tǒng)上安裝，雖然一般用戶平時使用的操作系統(tǒng)以windows居多，但是ROS之前的版本基本都不支持windows，所以當前我們選用的操作系統(tǒng)是ubuntu，以方便向歷史版本過渡。ubuntu安裝常用方式有兩種：實體機安裝ubuntu，可以保證性能，且不需要考慮硬件兼容性問題，但是和windows系統(tǒng)交互不便。虛擬機安裝ubuntu，可以方便的實現(xiàn)windows與ubuntu交互，不過性能稍差，且與硬件交互不便。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)三、ROS的安裝與體驗3.1ROS的安裝如果采用虛擬機安裝ubuntu，再安裝ROS的話，大致流程如下:①安裝虛擬機軟件(比如：virtualbox或VMware)；②使用虛擬機軟件虛擬一臺主機；③在虛擬主機上安裝ubuntu20.04；④在ubuntu上安裝ROS；⑤測試ROS環(huán)境是否可以正常運行。虛擬機軟件選擇上，對于我們學(xué)習(xí)而言virtualbox和VMware都可以滿足需求。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)三、ROS的安裝與體驗3.2ROS體驗ROS中涉及的編程語言以C++和Python為主，ROS中的大多數(shù)程序兩者都可以實現(xiàn)，在本課程中，案例使用C++的方案演示。ROS中的程序即便使用不同的編程語言，實現(xiàn)流程也大致類似，以當前HelloWorld程序為例，實現(xiàn)流程大致如下：（1）創(chuàng)建工作空間并初始化上述命令，首先會創(chuàng)建一個工作空間以及一個src子目錄，然后再進入工作空間調(diào)用catkin_make命令編譯。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)三、ROS的安裝與體驗（2）進入src創(chuàng)建ros包并添加依賴上述命令，會在工作空間下生成一個功能包，該功能包依賴于roscpp、rospy與std_msgs，其中roscpp是使用C++實現(xiàn)的庫，而rospy則是使用python實現(xiàn)的庫，std_msgs是標準消息庫，創(chuàng)建ROS功能包時，一般都會依賴這三個庫實現(xiàn)。3.2ROS體驗ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)三、ROS的安裝與體驗（3）進入ros包的src目錄編輯源文件C++源碼實現(xiàn)(文件名自定義)3.2ROS體驗ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)三、ROS的安裝與體驗（4）編輯ros包下的Cmakelist.txt文件3.2ROS體驗ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)（5）進入工作空間目錄并編譯生成builddevel....三、ROS的安裝與體驗3.2ROS體驗ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)（6）執(zhí)行先啟動命令行1：再啟動命令行2：命令行輸出:HelloWorld!三、ROS的安裝與體驗3.2ROS體驗ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)按照官方的說法，可以分別從計算圖、文件系統(tǒng)和開源社區(qū)視角來理解ROS架構(gòu)。四、ROS的架構(gòu)ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.1從計算圖視角理解ROS架構(gòu)ROS中可執(zhí)行程序的基本單位叫節(jié)點（node），節(jié)點之間通過消息機制進行通信，這樣就組成了一張網(wǎng)狀圖，也叫計算圖，如圖所示。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.1從計算圖視角理解ROS架構(gòu)（1）節(jié)點節(jié)點是可執(zhí)行程序，通常也叫進程。ROS功能包中創(chuàng)建的每個可執(zhí)行程序在被啟動加載到系統(tǒng)進程中后，就是一個ROS節(jié)點，如圖1-3中的節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3等。節(jié)點之間通過收發(fā)消息進行通信，消息收發(fā)機制分為話題（topic）、服務(wù)（service）和動作（action）三種，如圖1-3中的節(jié)點2與節(jié)點3、節(jié)點2與節(jié)點5采用話題通信，節(jié)點2與節(jié)點4采用服務(wù)通信，節(jié)點1與節(jié)點2采用動作通信。計算圖中的節(jié)點、話題、服務(wù)、動作都要有唯一名稱作為標識。ROS利用節(jié)點將代碼和功能解耦，提高了系統(tǒng)的容錯性和可維護性。所以最好讓每個節(jié)點都具有特定的單一功能，而不是創(chuàng)建一個包羅萬象的龐大節(jié)點。如果用C++編寫節(jié)點，需要用到ROS提供的roscpp庫；如果用Python編寫節(jié)點，需要用到ROS提供的rospy庫。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.1從計算圖視角理解ROS架構(gòu)（2）消息消息是構(gòu)成計算圖的關(guān)鍵，包括消息機制和消息類型兩部分。消息機制有話題、服務(wù)和動作三種，每種消息機制中傳遞的數(shù)據(jù)都具有特定的數(shù)據(jù)類型（即消息類型），消息類型可分為話題消息類型、服務(wù)消息類型和動作消息類型。（3）數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包（rosbag）是ROS中專門用來保存和回放話題中數(shù)據(jù)的文件，可以將一些難以收集的傳感器數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)包錄制下來，然后反復(fù)回放來進行算法性能調(diào)試。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.1從計算圖視角理解ROS架構(gòu)（4）參數(shù)參數(shù)服務(wù)器能夠為整個ROS網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點提供便于修改的參數(shù)。參數(shù)可以認為是節(jié)點中可供外部修改的全局變量，有靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)。靜態(tài)參數(shù)一般用于在節(jié)點啟動時設(shè)置節(jié)點工作模式；動態(tài)參數(shù)可以用于在節(jié)點運行時動態(tài)配置節(jié)點或改變節(jié)點工作狀態(tài)，比如電機控制節(jié)點里的PID控制參數(shù)。主節(jié)點負責(zé)各個節(jié)點之間通信過程的調(diào)度管理。因此主節(jié)點必須要最先啟動，可以通過roscore命令啟動。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.2從文件系統(tǒng)視角理解ROS架構(gòu)ROS程序的不同組件要放在不同的文件夾中，這些文件夾根據(jù)不同的功能對文件進行組織，這就是ROS的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.2從文件系統(tǒng)視角理解ROS架構(gòu)ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)四、ROS的架構(gòu)4.3從開源社區(qū)視角理解ROS架構(gòu)ROS是開源軟件，各個獨立的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)分享和貢獻軟件及教程，形成了強大的ROS開源社區(qū)，如圖1-5所示。ROS的發(fā)展依賴于開源和共享的軟件，這些代碼由不同的機構(gòu)共享和發(fā)布，比如GitHub源碼共享、Ubuntu軟件倉庫發(fā)布、第三方庫等。ROS的官方wiki是重要的文檔討論社區(qū)，在里面可以很方便地發(fā)布與修改相應(yīng)的文檔頁面。ROS的answer主頁里有大量ROS開發(fā)者的提問和回答，對ROS開發(fā)中遇到的各種問題的討論很活躍ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)五、ROS的應(yīng)用5.1ROS應(yīng)用領(lǐng)域ROS是全球范圍內(nèi)智能機器人領(lǐng)域最為前沿的開源操作系統(tǒng)。ROS作為機器人的大腦，廣泛應(yīng)用與工廠AGV作業(yè)機器人、智能立體倉庫、送餐及快遞等服務(wù)機器人、自動駕駛、機械手智能控制等新興智能機器人領(lǐng)域。例如：機器人控制器中的大佬人物KEBA，他們的控制器已經(jīng)支持ROS，美國NASA基于ROS開發(fā)的Robonaut2已經(jīng)在國際空間站里干活了，百度apollo無人車的底層是基于ROS開發(fā)的，ROS-I最近正準備和微軟、寶馬合作，開發(fā)一套自動化解決方案。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)五、ROS的應(yīng)用5.2ROS在自動駕駛上的應(yīng)用想要制造無人駕駛汽車，有很多關(guān)鍵問題需要解決。例如怎么在車內(nèi)搭建可靠的網(wǎng)絡(luò)，如何管理內(nèi)存、存儲數(shù)據(jù)和日志記錄，如何使傳感器和計算機能夠同時相互通信，以及如何確保它們都很穩(wěn)定且安全。機器人操作系統(tǒng)ROS為許多問題提供了開源解決方案。要保證一個復(fù)雜的系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行，每個模塊都能發(fā)揮出最大的潛能，需要一個成熟有效的管理機制。的資源管理及隔離。ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)1.RobotOperatingSystem(機器人操作系統(tǒng))適用于機器人的開源元操作系統(tǒng)，集成了大量的工具，庫，協(xié)議，提供類似OS所提供的功能，簡化對機器人的控制。2.ROS設(shè)計思想是“分工合作”，ROS的設(shè)計目標：代碼復(fù)用、分布式、松耦合、精簡、語言獨立性、易于測試、大型應(yīng)用、豐富的組件化工具包、免費且開源。3.ROS的發(fā)行版本指ROS軟件包的版本，按照英文字母順序命名，ROS目前已經(jīng)發(fā)布了ROS1的終極版本:noetic。4.按照官方的說法，可以分別從計算圖、文件系統(tǒng)和開源社區(qū)視角來理解ROS架構(gòu)。5.文件系統(tǒng)：ROS文件系統(tǒng)級指的是在硬盤上面查看的ROS源代碼的組織形式。6.計算圖：ROS分布式系統(tǒng)中不同進程需要進行數(shù)據(jù)交互，計算圖可以以點對點的網(wǎng)絡(luò)形式表現(xiàn)數(shù)據(jù)交互過程，計算圖中的重要概念:節(jié)點(Node)、消息(message)、通信機制_主題(topic)、通信機制_服務(wù)(service)。7.開源社區(qū)：ROS的社區(qū)級概念是ROS網(wǎng)絡(luò)上進行代碼發(fā)布的一種表現(xiàn)形式。六、總結(jié)ROS的架構(gòu)課程導(dǎo)入ROS的安裝與體驗ROS簡介ROS的應(yīng)用總結(jié)ROS通信機制汽車計算機基礎(chǔ)一、課程導(dǎo)入機器人是一種高度復(fù)雜的系統(tǒng)性實現(xiàn)，在機器人上可能集成各種傳感器(雷達、攝像頭、GPS...)以及運動控制實現(xiàn)，為了解耦合，在ROS中每一個功能點都是一個單獨的進程，每一個進程都是獨立運行的。更確切的講，ROS是進程（也稱為Nodes）的分布式框架。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)一、課程導(dǎo)入不同的進程是如何通信的？也即不同進程間如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的？?參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.1話題通信概念及應(yīng)用場景（1）概念話題通信是ROS中使用頻率最高的一種通信模式，話題通信是以發(fā)布訂閱的方式實現(xiàn)不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的通信模式，也即：一個節(jié)點發(fā)布消息，另一個節(jié)點訂閱該消息。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.1話題通信概念及應(yīng)用場景（2）話題通信應(yīng)用場景話題通信用于不斷更新的、少邏輯處理的數(shù)據(jù)傳輸場景。應(yīng)用場景極其廣泛，比如：機器人在執(zhí)行導(dǎo)航功能，使用的傳感器是激光雷達，機器人會采集激光雷達感知到的信息并計算，然后生成運動控制信息驅(qū)動機器人底盤運動。以激光雷達信息的采集處理為例，在ROS中有一個節(jié)點需要時時的發(fā)布當前雷達采集到的數(shù)據(jù)，導(dǎo)航模塊中也有節(jié)點會訂閱并解析雷達數(shù)據(jù)。再以運動消息的發(fā)布為例，導(dǎo)航模塊會根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)時時的計算出運動控制信息并發(fā)布給底盤，底盤也可以有一個節(jié)點訂閱運動信息并最終轉(zhuǎn)換成控制電機的脈沖信號。傳感器數(shù)據(jù)采集雷達攝像頭GPS參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.2話題通信模型話題通信實現(xiàn)模型是比較復(fù)雜的，該模型如下圖所示。該模型中涉及到三個角色：ROSMaster(管理者)、Talker(發(fā)布者)、Listener(訂閱者)。ROSMaster負責(zé)保管Talker和Listener注冊的信息，并匹配話題相同的Talker與Listener，幫助Talker與Listener建立連接，連接建立后，Talker可以發(fā)布消息，且發(fā)布的消息會被Listener訂閱。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.2話題通信模型整個流程由以下步驟實現(xiàn)：注意事項：上述實現(xiàn)流程中，前五步使用的RPC協(xié)議，最后兩步使用的是TCP協(xié)議。Talker與Listener的啟動無先后順序要求Talker與Listener都可以有多個Talker與Listener連接建立后，不再需要ROSMaster。也即，即便關(guān)閉ROSMaster，Talker與Listern照常通信。Talker注冊Listener注冊ROSMaster實現(xiàn)信息匹配Listener向Talker發(fā)送請求Talker確認請求Listener與Talker建立連接Talker向Listener發(fā)送消息參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.3話題通信基本操作(C++)需求：編寫發(fā)布訂閱實現(xiàn)，要求發(fā)布方以10HZ(每秒10次)的頻率發(fā)布文本消息，訂閱方訂閱消息并將消息內(nèi)容打印輸出。分析：在模型實現(xiàn)中，ROSmaster不需要實現(xiàn)，而連接的建立也已經(jīng)被封裝了。流程：編寫發(fā)布方實現(xiàn)編寫訂閱方實現(xiàn)編輯配置文件編譯并執(zhí)行關(guān)鍵點發(fā)布方接受方數(shù)據(jù)（普通文本）參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.3話題通信基本操作(C++)（1）發(fā)布方參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.3話題通信基本操作(C++)（2）訂閱方參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.3話題通信基本操作(C++)（3）配置CMakeLists.txt參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.3話題通信基本操作(C++)（4）執(zhí)行啟動roscore啟動發(fā)布節(jié)點啟動訂閱節(jié)點參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg在ROS通信協(xié)議中，數(shù)據(jù)載體是一個較為重要組成部分，ROS中通過std_msgs封裝了一些原生的數(shù)據(jù)類型，比如:String、Int32、Int64、Char、Bool、Empty等。但是，這些數(shù)據(jù)一般只包含一個data字段，結(jié)構(gòu)的單一意味著功能上的局限性，當傳輸一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)，比如:激光雷達的信息...std_msgs由于描述性較差而顯得力不從心，這種場景下可以使用自定義的消息類型。msgs只是簡單的文本文件，每行具有字段類型和字段名稱，可以使用的字段類型有：字段類型int8,int16,int32,int64float32,float64

stringtime,durationothermsgfilesvariable-lengtharray[]andfixed-lengtharray[C]Header參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg需求：創(chuàng)建自定義消息，該消息包含人的信息，姓名、身高、年齡等。流程：按照固定格式創(chuàng)建msg文件編輯配置文件編譯生成可以被Python或C++調(diào)用的中間文件參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg（1）定義msg文件功能包下新建msg目錄，添加文件Person.msg。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg（2）編輯配置文件①package.xml中添加編譯依賴與執(zhí)行依賴。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg（2）編輯配置文件②CMakeLists.txt編輯msg相關(guān)配置。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg（2）編輯配置文件②CMakeLists.txt編輯msg相關(guān)配置。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.4通信自定義msg（3）編譯編譯后的中間文件查看：C++需要調(diào)用的中間文件(.../工作空間/devel/include/包名/xxx.h)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.5話題通信自定義msg調(diào)用需求：編寫發(fā)布訂閱實現(xiàn)，要求發(fā)布方以10HZ(每秒10次)的頻率發(fā)布文本消息，訂閱方訂閱消息并將消息內(nèi)容打印輸出。分析：在模型實現(xiàn)中，ROSmaster不需要實現(xiàn)，而連接的建立也已經(jīng)被封裝了。流程：編寫發(fā)布方實現(xiàn)編寫訂閱方實現(xiàn)編輯配置文件編譯并執(zhí)行關(guān)鍵點發(fā)布方接受方數(shù)據(jù)（普通文本）參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.5話題通信自定義msg調(diào)用（1）vscode配置為了方便代碼提示以及避免誤拋異常，需要先配置vscode，將前面生成的head文件路徑配置進c_cpp_properties.json的includepath屬性：參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.5話題通信自定義msg調(diào)用（2）發(fā)布方參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.5話題通信自定義msg調(diào)用（3）訂閱方參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.5話題通信自定義msg調(diào)用（4）配置CMakeLists.txt需要添加add_dependencies用以設(shè)置所依賴的消息相關(guān)的中間文件。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)二、話題通信2.5話題通信自定義msg調(diào)用（5）執(zhí)行啟動roscore啟動發(fā)布節(jié)點啟動訂閱節(jié)點參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.1服務(wù)通信概念及應(yīng)用場景（1）概念服務(wù)通信也是ROS中一種極其常用的通信模式，以請求響應(yīng)的方式實現(xiàn)不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的通信模式，是一種應(yīng)答機制。也即:一個節(jié)點A向另一個節(jié)點B發(fā)送請求，B接收處理請求并產(chǎn)生響應(yīng)結(jié)果返回給A。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.1服務(wù)通信概念及應(yīng)用場景（2）服務(wù)通信應(yīng)用場景服務(wù)通信更適用于對時時性有要求、具有一定邏輯處理的應(yīng)用場景。比如：機器人巡邏過程中，控制系統(tǒng)分析傳感器數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)可疑物體或人...此時需要拍攝照片并留存。在上述場景中，就使用到了服務(wù)通信。一個節(jié)點需要向相機節(jié)點發(fā)送拍照請求，相機節(jié)點處理請求，并返回處理結(jié)果。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.2服務(wù)通信理論模型服務(wù)通信較之于話題通信更簡單些，理論模型如下圖所示，該模型中涉及到三個角色:ROSmaster(管理者)、Server(服務(wù)端)、Client(客戶端)。ROSMaster負責(zé)保管Server和Client注冊的信息，并匹配話題相同的Server與Client，幫助Server與Client建立連接，連接建立后，Client發(fā)送請求信息，Server返回響應(yīng)信息。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.3服務(wù)通信自定義srv需求：服務(wù)通信中，客戶端提交兩個整數(shù)至服務(wù)端，服務(wù)端求和并響應(yīng)結(jié)果到客戶端，請創(chuàng)建服務(wù)器與客戶端通信的數(shù)據(jù)載體。流程：srv文件內(nèi)的可用數(shù)據(jù)類型與msg文件一致，且定義srv實現(xiàn)流程與自定義msg實現(xiàn)流程類似。按照固定格式創(chuàng)建msg文件編輯配置文件編譯生成可以被Python或C++調(diào)用的中間文件參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.3服務(wù)通信自定義srv（1）定義srv文件服務(wù)通信中，數(shù)據(jù)分成兩部分，請求與響應(yīng)，在srv文件中請求和響應(yīng)使用---分割，具體實現(xiàn)如下:功能包下新建srv目錄，添加xxx.srv文件，內(nèi)容:參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.3服務(wù)通信自定義srv（2）編輯配置文件package.xml中添加編譯依賴與執(zhí)行依賴。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.3服務(wù)通信自定義srv（2）編輯配置文件CMakeLists.txt編輯srv相關(guān)配置。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.3服務(wù)通信自定義srv（2）編輯配置文件CMakeLists.txt編輯srv相關(guān)配置。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.3服務(wù)通信自定義srv（3）編譯編譯后的中間文件查看:C++需要調(diào)用的中間文件(.../工作空間/devel/include/包名/xxx.h)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.4服務(wù)通信自定義srv調(diào)用需求：編寫服務(wù)通信，客戶端提交兩個整數(shù)至服務(wù)端，服務(wù)端求和并響應(yīng)結(jié)果到客戶端。分析：在模型實現(xiàn)中，ROSmaster不需要實現(xiàn)，而連接的建立也已經(jīng)被封裝了。流程：關(guān)鍵點服務(wù)端客戶端數(shù)據(jù)編寫服務(wù)端實現(xiàn)編寫客戶端實現(xiàn)編輯配置文件編譯并執(zhí)行參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.4服務(wù)通信自定義srv調(diào)用（1）vscode配置參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.4服務(wù)通信自定義srv調(diào)用（2）服務(wù)端參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.4服務(wù)通信自定義srv調(diào)用（3）客戶端參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.4服務(wù)通信自定義srv調(diào)用（4）配置CMakeLists.txt參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)三、服務(wù)通信2.4服務(wù)通信自定義srv調(diào)用（5）執(zhí)行流程：需要先啟動服務(wù)：rosrun包名服務(wù)然后再調(diào)用客戶端：rosrun包名客戶端參數(shù)1參數(shù)2結(jié)果：會根據(jù)提交的數(shù)據(jù)響應(yīng)相加后的結(jié)果。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)四、參數(shù)服務(wù)器4.1參數(shù)服務(wù)器的概念及應(yīng)用場景（1）參數(shù)服務(wù)器的概念參數(shù)服務(wù)器是以共享的方式實現(xiàn)不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的通信模式。在ROS中主要用于實現(xiàn)不同節(jié)點之間的數(shù)據(jù)共享。參數(shù)服務(wù)器相當于是獨立于所有節(jié)點的一個公共容器，可以將數(shù)據(jù)存儲在該容器中，被不同的節(jié)點調(diào)用，當然不同的節(jié)點也可以往其中存儲數(shù)據(jù)。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)四、參數(shù)服務(wù)器4.1參數(shù)服務(wù)器的概念及應(yīng)用場景（2）參數(shù)服務(wù)器應(yīng)用場景關(guān)于參數(shù)服務(wù)器的典型應(yīng)用場景如下:導(dǎo)航實現(xiàn)時，會進行路徑規(guī)劃，比如:全局路徑規(guī)劃，設(shè)計一個從出發(fā)點到目標點的大致路徑。本地路徑規(guī)劃，會根據(jù)當前路況生成時時的行進路徑上述場景中，全局路徑規(guī)劃和本地路徑規(guī)劃時，就會使用到參數(shù)服務(wù)器：路徑規(guī)劃時，需要參考小車的尺寸，我們可以將這些尺寸信息存儲到參數(shù)服務(wù)器，全局路徑規(guī)劃節(jié)點與本地路徑規(guī)劃節(jié)點都可以從參數(shù)服務(wù)器中調(diào)用這些參數(shù)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)四、參數(shù)服務(wù)器4.2參數(shù)服務(wù)器理論模型參數(shù)服務(wù)器實現(xiàn)是最為簡單的，該模型如下圖所示。該模型中涉及到三個角色：ROSMaster(管理者)、Talker(參數(shù)設(shè)置者)、Listener(參數(shù)調(diào)用者)。ROSMaster作為一個公共容器保存參數(shù)，Talker可以向容器中設(shè)置參數(shù)，Listener可以獲取參數(shù)。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)四、參數(shù)服務(wù)器4.2參數(shù)服務(wù)器理論模型整個流程由以下步驟實現(xiàn)：Talker設(shè)置參數(shù)Listener獲取參數(shù)ROSMaster向Listener發(fā)送參數(shù)值參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)四、參數(shù)服務(wù)器4.3參數(shù)操作需求：實現(xiàn)參數(shù)服務(wù)器參數(shù)的增刪改查操作。在C++中實現(xiàn)參數(shù)服務(wù)器數(shù)據(jù)的增刪改查，可以通過兩套API實現(xiàn)：ros::NodeHandle、ros::param。例：參數(shù)服務(wù)器刪除參數(shù)。參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)五、常用命令5.1rosnode:操作節(jié)點rosnode是用于獲取節(jié)點信息的命令。命令說明rosnodeping測試到節(jié)點的連接狀態(tài)rosnodelist列出活動節(jié)點rosnodeinfo打印節(jié)點信息rosnodemachine列出指定設(shè)備上節(jié)點rosnodekill殺死某個節(jié)點rosnodecleanup清除不可連接的節(jié)點參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)五、常用命令5.2rostopic:操作話題rostopic包含rostopic命令行工具，用于顯示有關(guān)ROS主題的調(diào)試信息，包括發(fā)布者，訂閱者，發(fā)布頻率和ROS消息。它還包含一個實驗性Python庫，用于動態(tài)獲取有關(guān)主題的信息并與之交互。命令說明rostopicbw顯示主題使用的帶寬rostopicdelay顯示帶有header的主題延遲rostopicecho打印消息到屏幕rostopicfind根據(jù)類型查找主題rostopichz顯示主題的發(fā)布頻率rostopicinfo顯示主題相關(guān)信息rostopiclist顯示所有活動狀態(tài)下的主題rostopicpub將數(shù)據(jù)發(fā)布到主題rostopictype打印主題類型參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)五、常用命令5.3rosmsg:操作msg消息rosmsg是用于顯示有關(guān)ROS消息類型的信息的命令行工具。命令說明rosmsgshow顯示消息描述rosmsginfo顯示消息信息rosmsglist列出所有消息rosmsgmd5顯示md5加密后的消息rosmsgpackage顯示某個功能包下的所有消息rosmsgpackages列出包含消息的功能包參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)五、常用命令5.4rosservice:操作服務(wù)rosservice包含用于列出和查詢ROSServices的rosservice命令行工具。調(diào)用部分服務(wù)時，如果對相關(guān)工作空間沒有配置path，需要進入工作空間調(diào)用source./devel/setup.bash。命令說明rosserviceargs打印服務(wù)參數(shù)rosservicecall使用提供的參數(shù)調(diào)用服務(wù)rosservicefind按照服務(wù)類型查找服務(wù)rosserviceinfo打印有關(guān)服務(wù)的信息rosservicelist列出所有活動的服務(wù)rosservicetype打印服務(wù)類型rosserviceuri打印服務(wù)的ROSRPCuri參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)五、常用命令5.5rossrv:操作srv消息rossrv是用于顯示有關(guān)ROS服務(wù)類型的信息的命令行工具，與rosmsg使用語法高度雷同。命令說明rossrvshow顯示服務(wù)消息詳情rossrvinfo顯示服務(wù)消息相關(guān)信息rossrvlist列出所有服務(wù)信息rossrvmd5顯示md5加密后的服務(wù)消息rossrvpackage顯示某個包下所有服務(wù)消息rossrvpackages顯示包含服務(wù)消息的所有包參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)五、常用命令5.6rosparam:操作參數(shù)rosparam包含rosparam命令行工具，用于使用YAML編碼文件在參數(shù)服務(wù)器上獲取和設(shè)置ROS參數(shù)。命令說明rosparamset設(shè)置參數(shù)rosparamget獲取參數(shù)rosparamload從外部文件加載參數(shù)rosparamdump將參數(shù)寫出到外部文件rosparamdelete刪除參數(shù)rosparamlist列出所有參數(shù)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)六、通信機制比較三種通信機制中，參數(shù)服務(wù)器是一種數(shù)據(jù)共享機制，可以在不同的節(jié)點之間共享數(shù)據(jù)，話題通信與服務(wù)通信是在不同的節(jié)點之間傳遞數(shù)據(jù)的，三者是ROS中最基礎(chǔ)也是應(yīng)用最為廣泛的通信機制。這其中，話題通信和服務(wù)通信有一定的相似性也有本質(zhì)上的差異，在此將二者做一下簡單比較：二者的實現(xiàn)流程是比較相似的，都是涉及到四個要素:可以概括為:兩個節(jié)點通過話題關(guān)聯(lián)到一起，并使用某種類型的數(shù)據(jù)載體實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。6.1相似性四要素消息的發(fā)布方/客戶端(Publisher/Client)消息的訂閱方/服務(wù)端(Subscriber/Server)話題名稱(Topic/Service)數(shù)據(jù)載體(msg/srv)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)六、通信機制比較6.2區(qū)別

Topic(話題)Service(服務(wù))通信模式發(fā)布/訂閱請求/響應(yīng)同步性異步同步底層協(xié)議ROSTCP/ROSUDPROSTCP/ROSUDP緩沖區(qū)有無時時性弱強節(jié)點關(guān)系多對多一對多(一個Server)通信數(shù)據(jù)msgsrv使用場景連續(xù)高頻的數(shù)據(jù)發(fā)布與接收:雷達、里程計偶爾調(diào)用或執(zhí)行某一項特定功能：拍照、語音識別參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)1.ROS中基本通信機制主要有如下三種實現(xiàn)策略：話題通信(發(fā)布訂閱模式)、服務(wù)通信(請求響應(yīng)模式)、參數(shù)服務(wù)器(參數(shù)共享模式)。2.話題通信：以發(fā)布訂閱的方式實現(xiàn)不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的通信模式，用于不斷更新的、少邏輯處理的數(shù)據(jù)傳輸場景。該模型三大角色：ROSMaster(管理者)、Talker(發(fā)布者)、Listener(訂閱者)。3.服務(wù)通信：以請求響應(yīng)的方式實現(xiàn)不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的通信模式，用于對時時性有要求、具有一定邏輯處理的應(yīng)用場景，該模型三大角色：ROSmaster(管理者)、Server(服務(wù)端)、Client(客戶端)。4.參數(shù)服務(wù)器：以共享的方式實現(xiàn)不同節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互的通信模式，用于實現(xiàn)不同節(jié)點之間的數(shù)據(jù)共享。該模型三大角色：ROSMaster(管理者)、Talker(參數(shù)設(shè)置者)、Listener(參數(shù)調(diào)用者)。七、總結(jié)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)5.ROS常用命令：（1）rosnode命令：操作節(jié)點（2）rostopic命令：操作話題（3）rosservice命令：操作服務(wù)（4）rosmsg命令：操作msg消息（5）rossrv命令：操作srv消息（6）rosparam命令：操作參數(shù)七、總結(jié)參數(shù)服務(wù)器課程導(dǎo)入服務(wù)通信話題通信常用命令通信機制比較總結(jié)ROS通信機制進階汽車計算機基礎(chǔ)一、課程導(dǎo)入上一個任務(wù)主要介紹了ROS通信的實現(xiàn)，內(nèi)容偏向于粗粒度的通信框架的講解，沒有詳細介紹涉及的API，也沒有封裝代碼。總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API一、課程導(dǎo)入ROS有哪些常用API?總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.1初始化（1）ROS初始化函數(shù)ROS初始化函數(shù)可以解析并使用節(jié)點啟動時傳入的參數(shù)(通過參數(shù)設(shè)置節(jié)點名稱、命名空間...)。該函數(shù)有多個重載版本，如果使用NodeHandle建議調(diào)用該版本。函數(shù)原型：（2）函數(shù)參數(shù)參數(shù)說明paramargc參數(shù)個數(shù)paramargv參數(shù)列表paramname節(jié)點名稱，需要保證其唯一性，不允許包含命名空間paramoptions節(jié)點啟動選項，被封裝進了ros::init_options總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.2話題與服務(wù)相關(guān)對象（1）發(fā)布對象話題發(fā)布對象是ROS的話題通信中的發(fā)布方，也就是發(fā)出信息的一方。在獲取該對象時，會通過RPC在ROSMaster中注冊自身信息，其中包含所發(fā)布消息的話題名稱話題發(fā)布者對象為ros命名空間下的Publisher類，通過NodeHandle類中的advertise函數(shù)初始化。①函數(shù)說明根據(jù)話題生成發(fā)布對象，在ROSmaster注冊并返回一個發(fā)布者對象，該對象可以發(fā)布消息。②函數(shù)原型總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.2話題與服務(wù)相關(guān)對象（1）發(fā)布對象③函數(shù)參數(shù)d.函數(shù)返回值return調(diào)用成功時，會返回一個發(fā)布對象。參數(shù)說明paramtopic發(fā)布消息使用的話題paramqueue_size等待發(fā)送給訂閱者的最大消息數(shù)量paramlatch(optional)如果為true,該話題發(fā)布的最后一條消息將被保存，并且后期當有訂閱者連接時會將該消息發(fā)送給訂閱者總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.2話題與服務(wù)相關(guān)對象（1）發(fā)布對象④Publisher對象發(fā)布消息函數(shù)該函數(shù)將數(shù)據(jù)message發(fā)送到已連接的訂閱者,message類型可以為任意類型?？偨Y(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.3回旋函數(shù)回旋函數(shù)是ROS中非常常用的功能函數(shù)，作用是處理程序中的所有可用的回調(diào)函數(shù)，當函數(shù)執(zhí)行條件觸發(fā)時，就去執(zhí)行函數(shù)。（1）單次回旋函數(shù)spinOnce()用于處理一輪回調(diào)，一般應(yīng)用在循環(huán)體內(nèi)，處理所有可用的回調(diào)函數(shù)，函數(shù)格式：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.3回旋函數(shù)（2）spin()無限回旋函數(shù)進入循環(huán)處理回調(diào)，一般格式為：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.3回旋函數(shù)（3）二者比較相同點：二者都用于處理回調(diào)函數(shù)；不同點：ros::spin()是進入了循環(huán)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，而ros::spinOnce()只會執(zhí)行一次回調(diào)函數(shù)(沒有循環(huán))，在ros::spin()后的語句不會執(zhí)行到，而ros::spinOnce()后的語句可以執(zhí)行?？偨Y(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.4時間（1）時刻獲取時刻，或是設(shè)置指定時刻：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.4時間（2）持續(xù)時間設(shè)置一個時間區(qū)間(間隔)：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.4時間（3）持續(xù)時間與時刻運算為了方便使用，ROS中提供了時間與時刻的運算:總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.4時間（4）設(shè)置運行頻率總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.4時間（5）定時器①函數(shù)說明ROS中內(nèi)置了專門的定時器，定時器相當于一個鬧鐘，隔一段時間響一次(執(zhí)行回調(diào)函數(shù))，成功返回一個定時器對象。②函數(shù)原型總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.4時間（5）定時器③函數(shù)參數(shù)參數(shù)說明period時間間隔（Duration類型）callback回調(diào)函數(shù)（函數(shù)指針）oneshot如果設(shè)置為true,只執(zhí)行一次回調(diào)函數(shù)，設(shè)置為false,就循環(huán)執(zhí)行autostart如果為true，返回已經(jīng)啟動的定時器,設(shè)置為false，需要手動啟動總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.5其他函數(shù)（1）節(jié)點關(guān)閉函數(shù)總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.5其他函數(shù)（2）節(jié)點狀態(tài)判斷函數(shù)總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API二、常用API2.5其他函數(shù)（3）日志函數(shù)總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.1自定義頭文件調(diào)用（1）頭文件在功能包下的include/功能包名目錄下新建頭文件:hello.h，示例內(nèi)容如下:總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.1自定義頭文件調(diào)用（2）可執(zhí)行文件在src目錄下新建文件：hello.cpp，示例內(nèi)容如下:總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.1自定義頭文件調(diào)用（3）配置文件①配置CMakeLists.txt文件，頭文件相關(guān)配置如下：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.1自定義頭文件調(diào)用（3）配置文件②可執(zhí)行配置文件配置方式與之前一致:總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.1自定義頭文件調(diào)用（3）配置文件②可執(zhí)行配置文件配置方式與之前一致:最后，編譯并執(zhí)行，控制臺可以輸出自定義的文本信息。總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.2自定義源文件調(diào)用（1）頭文件頭文件設(shè)置與前面類似，在功能包下的include/功能包名目錄下新建頭文件:haha.h，示例內(nèi)容如下：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.2自定義源文件調(diào)用（2）源文件在src目錄下新建文件:haha.cpp，示例內(nèi)容如下：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.2自定義源文件調(diào)用（3）可執(zhí)行文件在src目錄下新建文件:use_head.cpp，示例內(nèi)容如下:總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.2自定義源文件調(diào)用（4）配置文件①頭文件與源文件相關(guān)配置：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API三、ROS中的頭文件與源文件3.2自定義源文件調(diào)用（4）配置文件②可執(zhí)行文件配置：總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用API1.ROS常用API有：ROS節(jié)點的初始化相關(guān)API、NodeHandle的基本使用相關(guān)API、話題的發(fā)布方，訂閱方對象相關(guān)API、服務(wù)的服務(wù)端，客戶端對象相關(guān)API、回旋函數(shù)相關(guān)API、時間相關(guān)API。2.ROS初始化函數(shù)：可以解析并使用節(jié)點啟動時傳入的參數(shù)。3.在roscpp中，話題和服務(wù)的相關(guān)對象一般由NodeHandle創(chuàng)建。4.在ROS程序中，通常使用ros::spin()和ros::spinOnce()兩個回旋函數(shù)處理回調(diào)函數(shù)。5.ROS中時間相關(guān)的API是極其常用，比如：獲取當前時刻、持續(xù)時間的設(shè)置、執(zhí)行頻率、休眠、定時器等。四、總結(jié)總結(jié)課程導(dǎo)入ROS中的頭文件與源文件常用APIROS運行管理汽車計算機基礎(chǔ)一、課程導(dǎo)入ROS是多進程(節(jié)點)的分布式框架，一個完整的ROS系統(tǒng)可能包含多臺主機；每臺主機上又有多個工作空間；每個的工作空間中又包含多個功能包；每個功能包又包含多個節(jié)點，不同的節(jié)點都有自己的節(jié)點名稱；每個節(jié)點可能還會設(shè)置一個或多個話題。ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)一、課程導(dǎo)入在多級層深的ROS系統(tǒng)中，其實現(xiàn)與維護可能會出現(xiàn)一些問題，比如，如何關(guān)聯(lián)不同的功能包，繁多的ROS節(jié)點應(yīng)該如何啟動？功能包、節(jié)點、話題、參數(shù)重名時應(yīng)該如何處理？不同主機上的節(jié)點如何通信？ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)二、ROS元功能包2.1概念完成ROS中一個系統(tǒng)性的功能，可能涉及到多個功能包，比如實現(xiàn)了機器人導(dǎo)航模塊，該模塊下有地圖、定位、路徑規(guī)劃...等不同的子級功能包。那么調(diào)用者安裝該模塊時，需要逐一的安裝每一個功能包嗎？顯而易見的，逐一安裝功能包的效率低下，在ROS中，提供了一種方式可以將不同的功能包打包成一個功能包，當安裝某個功能模塊時，直接調(diào)用打包后的功能包即可，該包又稱之為元功能包(metapackage)。ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)二、ROS元功能包2.1概念MetaPackage是Linux的一個文件管理系統(tǒng)的概念。是ROS中的一個虛包，里面沒有實質(zhì)性的內(nèi)容，但是它依賴了其他的軟件包，通過這種方法可以把其他包組合起來，我們可以認為它是一本書的目錄索引，告訴我們這個包集合中有哪些子包，并且該去哪里下載。例如：sudoaptinstallros-noetic-desktop-full命令安裝ros時就使用了元功能包，該元功能包依賴于ROS中的其他一些功能包，安裝該包時會一并安裝依賴。還有一些常見的MetaPackage：navigationmoveit!turtlebot3....元功能包的作用是方便用戶的安裝，我們只需要這一個包就可以把其他相關(guān)的軟件包組織到起安裝了。ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)二、ROS元功能包2.2實現(xiàn)（1）首先新建一個功能包（2）然后修改package.xml,內(nèi)容如下：ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)二、ROS元功能包2.2實現(xiàn)（3）最后修改CMakeLists.txt,內(nèi)容如下:ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.1概念launch文件是一個XML格式的文件，可以啟動本地和遠程的多個節(jié)點，還可以在參數(shù)服務(wù)器中設(shè)置參數(shù)。起到簡化節(jié)點的配置與啟動，提高ROS程序的啟動效率的作用。launch文件是通過roslaunch功能包運行的，命令行格式如下：ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.2launch標簽<launch>標簽是所有l(wèi)aunch文件的根標簽，充當其他標簽的容器。（1）屬性deprecated="棄用聲明"告知用戶當前l(fā)aunch文件已經(jīng)棄用。（2）子級標簽所有其它標簽都是launch的子級ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.3node標簽<node>標簽用于指定ROS節(jié)點，是最常見的標簽，需要注意的是:roslaunch命令不能保證按照node的聲明順序來啟動節(jié)點(節(jié)點的啟動是多進程的)。（1）屬性屬性說明pkg="包名"節(jié)點所屬的包type="nodeType"節(jié)點類型(與之相同名稱的可執(zhí)行文件)name="nodeName"節(jié)點名稱(在ROS網(wǎng)絡(luò)拓撲中節(jié)點的名稱)args="xxxxxxxxx"(可選)將參數(shù)傳遞給節(jié)點machine="機器名"在指定機器上啟動節(jié)點respawn="true|false"(可選)如果節(jié)點退出，是否自動重啟respawn_delay="N"(可選)如果respawn為true,那么延遲N秒后啟動節(jié)點required="true|false"(可選)該節(jié)點是否必須，如果為true,那么如果該節(jié)點退出，將殺死整個roslaunchns="xxx"(可選)在指定命名空間xxx中啟動節(jié)點clear_params="true|false“(可選)在啟動前，刪除節(jié)點的私有空間的所有參數(shù)output="log|screen"(可選)日志發(fā)送目標，可以設(shè)置為log日志文件，或screen屏幕,默認是logROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.3node標簽（2）子級標簽env環(huán)境變量設(shè)置remap重映射節(jié)點名稱rosparam參數(shù)設(shè)置param參數(shù)設(shè)置ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.4include標簽include標簽用于將另一個xml格式的launch文件導(dǎo)入到當前文件。（1）屬性（2）子級標簽env環(huán)境變量設(shè)置arg將參數(shù)傳遞給被包含的文件屬性說明file="$(find包名)/xxx/xxx.launch"要包含的文件路徑ns="xxx"(可選)在指定命名空間導(dǎo)入文件ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.5remap標簽remap標簽用于話題重命名。（1）屬性屬性說明from="xxx"原始話題名稱to="yyy"目標名稱ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.6param標簽<param>標簽主要用于在參數(shù)服務(wù)器上設(shè)置參數(shù)，參數(shù)源可以在標簽中通過value指定，也可以通過外部文件加載，在<node>標簽中時，相當于私有命名空間。（1）屬性屬性說明name="命名空間/參數(shù)名"參數(shù)名稱，可以包含命名空間value="xxx"(可選)定義參數(shù)值，如果此處省略，必須指定外部文件作為參數(shù)源type="str|int|double|bool|yaml"(可選)

指定參數(shù)類型，如果未指定，roslaunch會嘗試確定參數(shù)類型，規(guī)則如下:如果包含'.'的數(shù)字解析未浮點型，否則為整型"true"和"false"是bool值(不區(qū)分大小寫)其他是字符串ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.7rosparam標簽<rosparam>標簽可以從YAML文件導(dǎo)入?yún)?shù)，或?qū)?shù)導(dǎo)出到Y(jié)AML文件，也可以用來刪除參數(shù)，<rosparam>標簽在<node>標簽中時被視為私有。（1）屬性屬性說明command="load|dump|delete“(可選，默認load)加載、導(dǎo)出或刪除參數(shù)file="$(findxxxxx)/xxx/yyy...."加載或?qū)С龅降膟aml文件param="參數(shù)名稱"

ns="命名空間"(可選)

ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.8group標簽<group>標簽可以對節(jié)點分組，具有ns屬性，可以讓節(jié)點歸屬某個命名空間。（1）屬性（2）子級標簽除了launch標簽外的其他標簽。屬性說明ns="名稱空間"(可選)

clear_params="true|false“(可選)啟動前，是否刪除組名稱空間的所有參數(shù)(慎用....此功能危險)ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.8arg標簽<arg>標簽是用于動態(tài)傳參，類似于函數(shù)的參數(shù)，可以增強launch文件的靈活性。（1）屬性name="參數(shù)名稱"default="默認值"(可選)value="數(shù)值"(可選)：不可以與default并存doc="描述"：參數(shù)說明ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)三、ROS節(jié)點運行管理launch文件3.8arg標簽（2）示例launch文件傳參語法實現(xiàn)，hello.lcaunch命令行調(diào)用launch傳參ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)四、ROS工作空間覆蓋4.1概念所謂工作空間覆蓋，是指不同工作空間中，存在重名的功能包的情形。ROS開發(fā)中，會自定義工作空間且自定義工作空間可以同時存在多個，可能會出現(xiàn)一種情況:雖然特定工作空間內(nèi)的功能包不能重名，但是自定義工作空間的功能包與內(nèi)置的功能包可以重名或者不同的自定義的工作空間中也可以出現(xiàn)重名的功能包，那么調(diào)用該名稱功能包時，會調(diào)用哪一個呢？比如：自定義工作空間A存在功能包turtlesim，自定義工作空間B也存在功能包turtlesim，當然系統(tǒng)內(nèi)置空間也存在turtlesim，如果調(diào)用turtlesim包，會調(diào)用哪個工作空間中的呢？ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)四、ROS工作空間覆蓋4.2實現(xiàn)（1）新建工作空間A與工作空間B，兩個工作空間中都創(chuàng)建功能包：turtlesim。（2）在~/.bashrc文件下追加當前工作空間的bash格式如下:（3）新開命令行：加載環(huán)境變量ROS會解析.bashrc文件，并生成ROS_PACKAGE_PATHROS包路徑，該變量中按照.bashrc中配置設(shè)置工作空間優(yōu)先級，在設(shè)置時需要遵循一定的原則:ROS_PACKAGE_PATH中的值，和.bashrc的配置順序相反--->后配置的優(yōu)先級更高，如果更改自定義空間A與自定義空間B的source順序，那么調(diào)用時，將進入工作空間A。因此，功能包重名時，會按照ROS_PACKAGE_PATH查找，配置在前的會優(yōu)先執(zhí)行。ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)五、ROS節(jié)點名稱重名ROS中創(chuàng)建的節(jié)點是有名稱的，C++初始化節(jié)點時通API:ros::init(argc,argv,"xxxx");來定義節(jié)點名稱。在ROS的網(wǎng)絡(luò)拓撲中，是不可以出現(xiàn)重名的節(jié)點的，因為假設(shè)可以重名存在，那么調(diào)用時會產(chǎn)生混淆，這也就意味著，不可以啟動重名節(jié)點或者同一個節(jié)點啟動多次，的確，在ROS中如果啟動重名節(jié)點的話，之前已經(jīng)存在的節(jié)點會被直接關(guān)閉，但是如果有這種需求的話，怎么優(yōu)化呢？解決策略命名空間（前綴）名稱重映射（起別名）實現(xiàn)途徑rosrun命令launch文件編碼實現(xiàn)ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)5.1rosrun設(shè)置命名空間與重映射（1）rosrun設(shè)置命名空間①設(shè)置命名空間演示語法:兩個節(jié)點都可以正常運行。運行結(jié)果rosnodelist查看節(jié)點信息,顯示結(jié)果：五、ROS節(jié)點名稱重名ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)5.1rosrun設(shè)置命名空間與重映射（2）rosrun名稱重映射①為節(jié)點起別名語法:兩個節(jié)點都可以正常運行。運行結(jié)果rosnodelist查看節(jié)點信息,顯示結(jié)果：五、ROS節(jié)點名稱重名ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)5.1rosrun設(shè)置命名空間與重映射（3）rosrun命名空間與名稱重映射疊加①設(shè)置命名空間同時名稱重映射語法:b.運行結(jié)果rosnodelist查看節(jié)點信息，顯示結(jié)果:五、ROS節(jié)點名稱重名ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)5.2launch文件設(shè)置命名空間與重映射介紹launch文件的使用語法時，在node標簽中有兩個屬性:name和ns，二者分別是用于實現(xiàn)名稱重映射與命名空間設(shè)置的。使用launch文件設(shè)置命名空間與名稱重映射也比較簡單。語法:（1）launch文件在node標簽中，name屬性是必須的，ns可選。五、ROS節(jié)點名稱重名ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)5.2launch文件設(shè)置命名空間與重映射（2）運行rosnodelist查看節(jié)點信息，顯示結(jié)果：五、ROS節(jié)點名稱重名ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)入ROS節(jié)點運行管理launch文件ROS元功能包ROS節(jié)點名稱重名ROS參數(shù)名稱設(shè)置ROS話題名稱設(shè)置ROS分布式通信總結(jié)5.3編碼設(shè)置命名空間與重映射如果自定義節(jié)點實現(xiàn)，那么可以更靈活的設(shè)置命名空間與重映射實現(xiàn)。（1）C++實現(xiàn)重映射①名稱別名設(shè)置核心代碼：②執(zhí)行會在名稱后面添加時間戳。五、ROS節(jié)點名稱重名ROS工作空間覆蓋課程導(dǎo)